【饮食与健康论文】堤防混凝土渗漏与粮食生产

摘要：我国是农业大国，水利是农业的命脉。水资源紧缺、降雨时空分布不均、水旱灾害频繁决定了我国农业对水利基础设施有很强的依赖性。由于历史欠账问题，大部分农田水利设施年久失修，全国水工混凝土耐久性和病害调差表明，渗漏溶蚀是水工混凝土建筑物因耐久性不良而出现的主要病害之一。本文就堤防混凝土的渗漏和防治做了简要介绍，可为我国的水利建设和农业生产提供参考。,关键词：粮食生产 混凝土渗漏 产生原因 渗漏控制,引言,沿河、渠、湖、海岸或行洪区、分洪区、围垦区的边缘修筑的挡水建筑物称为堤防。筑堤是防御洪水泛滥，堤防建设对粮食生产具有很大的影响，保护居民和工农业生产的主要措施。由于历史原因，我国大部分农田水利设施年久失修，中国现有的18.3亿亩耕地中，尚有9.59亿亩是没有灌溉条件的“望天田”，已建成的8.67亿亩灌溉耕地，灌溉水利用率也只有46%。由于设计标准偏低、施工质量不良、管理不善等原因，导致大坝混凝土过早地出现了老化和病害。不仅降低了堤防的经济效益，而且有些工程直接威胁到大江大河的防洪度汛安全。,1 堤防建设与粮食生产的关系,我国是农业大国，堤防水利建设是农业的命脉。通过增加堤防设施投入，有利于增强农业对抗自然灾害的能力，提高农业综合生产能力，为农民增收创造条件；有利于节约水资源，转变农业发展方式；有利于保护农业生产、巩固农业基础地位。堤防建设是粮食生产的重要因素，堤防建设对我国提高粮食综合生产能力的作用非常简单，见图１[1]。,图１ 农田水利建设与粮食综合生产能力关系,但目前农村的水利基础设施已经在很大程度上制约了农业生产产业化的发展,特别是农村水利工程大部分建于70年代,年久失修,防洪除涝能力不高，农村灌溉渠系水资源利用系数较低，水资源浪费很大.这一切，都对农村水利工作提出了新的标准和要求.,2．堤防混凝土渗漏和溶蚀,对于堤防混凝土而言，其耐久性与河流水质有密切关系，水泥混凝土或砂浆有时会受到环境水的物理和化学作用，使硬化后的水泥石结构逐步遭受破坏，强度降低，最后甚至引起整个建筑物的破坏，这种现象称为环境水对混凝土的侵蚀。,堤防混凝土建筑物在运行过程中，由于受到水、大气、侵蚀性介质和正负温度的反复作用，从而产生老化和各种病害。全国水工混凝土耐久性和病害调差表明，渗漏溶蚀是水工混凝土建筑物因耐久性不良而出现的主要病害之一。由于坝体的大量渗漏又引起了大坝混凝土的严重冻融剥蚀破坏和冻胀破坏。其中有些渗漏问题较为严重，已经成为工程安全运行的威胁。堤坝因渗透变形而失事者约占工程失事总数的30%。堤防由于受河水冲刷造成岸坡失稳的险情也不断发生。同时堤防所处的位置一般都是人口相对密集、经济发达的城乡附近，一旦失事损失将非常严重。而堤防由于堤线长，又难于实施与堤坝相当的工程措施，因此开展堤防渗流控制盒防冲措施的研究，寻找适合堤防建设的即经济又合理的途径有着巨大的经济效益和社会效益[2]。部分渗漏问题较为严重的工程如表1。,表1 部分工程渗漏病害情况,编号 工程名称 渗漏的主要原因 备注,1 丰满水电站 混凝土质量差，裂缝，止水结构失效等 是国内坝体渗漏水最多的工程,2 恒仁水电站 混凝土不密实，裂缝 水头仅30m时即发现103处渗漏水,3 三门峡水电站 止水结构失效 廊道内排水正常，有几处伸缩缝漏水严重，有时冒浑水,4 新安江水电站 混凝土质量差，裂缝 廊道内基础渗水，有大量Ca(OH)2及铁锈渗出,5 梅山水库 裂缝，基础 防渗帷幕左岸漏水达70L/s,6 陆浑水库 混凝土质量差，止水结构失效 伸缩缝止水结构失效,3．堤防混凝土渗漏的危害,大量的渗漏水，不但会使水利效益受到影响，而重要的是将会对水工建筑物本身产生破坏，甚至影响建筑物的稳定和安全运行。,3.1．渗漏会使堤坝混凝土产生溶蚀破坏,所谓溶蚀，即渗漏水对混凝土产生溶出性侵蚀。在混凝土中形成胶结作用的，主要是水泥的水化产物，如水化硅酸钙、水化铝酸钙、水化铁铝酸钙及氢氧化钙，而足够的氢氧化钙又是其他水化产物凝聚、结晶和稳定的保证。但是在这些水化产物中，氢氧化钙在水中的溶解度较高，因此在正常情况下，混凝土的毛细孔中均存在着饱和氢氧化钙溶液[3]。而且一旦大坝混凝土产生渗漏，渗漏水就可能把混凝土中的氢氧化钙溶出带走，在混凝土外部形成白色碳酸钙结晶。这样就破坏了水泥其他水化产物稳定存在的平衡条件，从而引起水化产物的分解，造成混凝土性能的削弱。据有关资料介绍，当混凝土中总的氢氧化钙含量（以氢氧化钙量计算）被溶出25%时，混凝土的抗压强度要下降50%。而当溶出量超过33%时，混凝土将要完全失去强度而松散破坏。由此可见，渗漏对混凝土产生溶蚀造成的严重后果。,3.2．由于渗漏会引起并加速其他病害的发生和发展，进一步破坏水工混凝土的耐久性,当环境水本身对混凝土有侵蚀作用时，由于渗漏促使了环境水侵蚀向混凝土内部发展，从而加速了破坏的深度和广度；在寒冷地区，由于渗漏，会使混凝土的含水量增大，促使了混凝土的冰冻破坏。这些病害会与渗漏形成连锁反应和恶性循环，从而使水工混凝土的耐久性受到严重的影响。,4． 渗漏现象的规律及产生原因的分析,从上述各类堤防混凝土建筑物渗漏溶蚀的情况，可以归纳出以下的规律和产生渗漏的原因：,①凡挡水的混凝土建筑物，大都存在有渗漏水的现象，而且渗漏水均会造成混凝土中氢氧化钙的溶出性侵蚀，从而在混凝土外部形成白色或带其他颜色的钙质结晶物质。,②挡水建筑物渗流量的大小，往往与水位升降、水压大小有关。当水位低、水压小时，可以暂时停止渗漏。,③裂缝尤其是贯穿性裂缝，是产生渗漏的主要原因，而漏水程度又与裂缝的形状（宽度、深度、分布）及温度、干湿循环等有关系。冬季温度低，裂缝宽度大，在同样水位下渗漏量就大。,④建筑物混凝土施工质量差、密实度低，甚至出现窝蜂狗洞，从而引起在混凝土中的渗漏，也是大坝普遍出现渗漏的原因。,⑤止水结构失效也是引起挡水建筑物渗漏的重要原因。如沥青止水井混进了水泥浆、止水片材料性能材料不佳（如易腐蚀的白铁皮）、施工工艺不当等，均会引起水的渗漏。,⑥基础帷幕破坏时引起基础渗漏的主要原因。如帷幕灌浆施工中达不到设计的要求，运行中帷幕受环境水的侵蚀而破坏，基础处理不善、基础出现不均匀沉降从而使帷幕失效等，均是引起基础渗漏的原因。,5．混凝土堤防渗漏处理方法,5.1 点渗漏（集中渗漏与孔眼渗漏）,①直接封堵法。当渗水压力较小（一般不大于1m水头）且漏水孔不大时可用直接封堵法。先沿漏水四周凿毛，洗净孔壁，随即将快凝材料（如水泥水玻璃砂浆、水泥丙凝砂浆、901堵漏剂、801堵漏剂、M131快速止水剂、WT强力克漏灵等）搓成语漏孔直径相近的圆柱体，待材料开始凝结时，迅速用力填塞与孔内，并向孔壁四周挤压，使材料与孔壁紧密结合，封堵漏水[4]。,②下管封堵法。当渗水压力较大（1~4m水头）且漏水孔洞较大时采用此法。先清除漏洞周边松动混凝土，凿成适于下管的孔洞，然后将引水管插入孔中，使水顺管导出。接着用快凝砂浆将管周嵌逢封闭。待砂浆凝固后，拔出导管，用直接封堵法把孔洞封死。,③木塞（橡胶塞）封堵法。当漏水压力大(4m以上水头)且漏水孔洞亦大时采用此法。先把漏水处凿成孔洞，再将一根比孔洞短的铁管插入孔中，使水流顺管导出。以快凝砂浆封签管周。等砂浆凝固达一定强度时，将外径与管内径相当且包有止水生胶带的木塞（橡胶塞）打入管中，将水堵住。最后，再用砂浆覆盖保护。,④灌浆封堵。此法宜使用于混凝土内部架空的堵漏回填。灌浆材料采用丙凝、水玻璃及其与水泥的混合材料。,5.2 迎水面渗漏,迎水面渗漏包括止水结构缝渗漏、坝体密实性差引起的渗漏。,5.2.1 止水结构缝渗漏,通常采用以下处理措施,①补灌沥青井。,②钻孔灌浆。当加热补灌沥青井困难或无效时，采用对结构缝灌浆处理。,③补做止水。包括坝面补做止水结构、加镶紫铜片（镀锌铁皮）。,5.2.2 混凝土体蜂窝麻面（欠密实）和施工冷缝渗漏,通常采取以下处理措施：,①上游面封堵。包括用水泥预缩砂浆、水泥改性砂浆和聚合物砂浆封堵，做防水材料喷层，补做混凝土（沥青混凝土）防渗板等。,②打孔灌浆。可利用坝顶、坝体各种廊道（灌浆廊道、检查廊道等），在其中打灌浆孔。棺材一般用水泥（如磨细水泥、硅粉水泥、膨胀水泥等）。,5.2.3 止、排水结构缝渗漏,①挖除重浇。对渗漏严重的，采用爆破挖槽的方法，挖除老混凝土，重新埋设止水片和浇筑混凝土。,②缝内灌注弹性聚氨酯。,5.3 堵漏灌浆材料,常用灌浆材料有水玻璃、丙凝类、热沥青等。,结语,在今后的堤防水利建设中,我国应该高度重视堤防水利建设对提升粮食生产能力的作用,进一步增加堤防水利建设工作。堤防工程混凝土渗漏的有效的防治，对增强建筑物的耐久性、安全性起着至关重要的作用，是广大群众生命财产安全的重要保障。同时，做好混凝土的防渗漏工作，也是提高粮食综合生产的重要保障。渗流控制是堤防加固建设中的重要工程项目，各地都有成功经验，渗控方法也多种多样。传统方法、新方法都有各自优点，在具体实施时，应根据工程具体条件，选择经济、使用、有效的措施。,参考文献：,[1] 马丽，李丹.农田水利投资促进粮食综合生产能力的机理和冲击程度分析[J].南水北调与水利科技，2013:；11（4）,[2] 毛昶熙，段详宝等.堤防渗流与防冲[M]. 北京：中国水利水电出版社，2003,[3] 李金玉，曹建国.水工混凝土耐久性的研究和应用[M].北京：中国电力出版社，2004,[4] 余立平.水工建筑物维护[M] .北京：中国电力出版社，2004,作者简介：曾桂香，1987年1月，女，河南省漯河市人，硕士研究生,联系方式：手机15890061397,18537156583 邮箱zgx066@163.com,投稿邮箱：gfid@sina.com;nyst2014@163.com（注明“征文投稿”）